高架鐵路結構、噪音、振動及外型景觀之考察 - 交通部鐵道局

行政院及所屬各機關出國報告

(出國類別：考察)

高架鐵路結構、噪音、振動及外型景觀之考察

服務機關：交通部鐵路改建工程局

出國人職稱：副總工程司

姓名：蘇直評

出國地區：英國

出國期間：九十三年十一月十三日至十一月二十一日

報告日期：九十四年一月

行政院及所屬各機關公務出國報告提要

C09305125-高架鐵路結構、噪音、振動及外型景觀之考察.doc 1

系統識別號 C09305125

出國報告名稱：高架鐵路結構、噪音、振動及外型景觀之考察

頁數：頁含附件：o是R否

出國計畫主辦機關：交通部鐵路改建工程局

聯絡人/電話：王淑芬/02-89691900轉 2074

出國人員姓名/服務機關/單位/職稱/電話

蘇直評/交通部鐵路改建工程局/高雄作業組/副總工程司/07-5321357

出國類別：考察

出國期期：九十三年十一月十三日至十一月二十一日

出國地區：英國

報告日期：九十四年一月

分類號/目：H4/鐵路

關鍵詞：鐵路工程、噪音振動、扣件系統

內容摘要：

振動噪音為現代鐵路工程建設中必須，積極解決的問題，為能參考先進國


家對控制振動，降低噪音的作法，特地與軌道工程學會組團赴英國，進行鐵路

工程相關技術考察，考察內容主要有彈性扣件、重軌道岔、電車線、車站設施

及施工現場設施等，亦實際搭乘英國地下鐵及區域鐵路，以實際瞭解其振動噪

音的防治成果。

在考察過程中體認到，英國軌道工業不斷的研發與創新的精神及其成果，

重新賦予軌道工程新的生命，以本次之考察重點的軌道扣件系統而言，參訪之

軌道零組件製造商，均為配合軌道服務功能之改進與環境限制條件等，研發出

各色各樣的扣件產品，而其研發的動力取決於使用者的需求與改善意見，並以

主動尋找問題，適時提出改善策略與方法以符合客戶需求，同時達到企業的成

長。

本次考察內容中實際瞭解扣件廠商開發的防振型彈性扣件系統，其使用狀

況乃利用返程倫敦短暫停留時間，前往 King’s Cross車站月台觀察 Vanguard軌

道扣件之安裝與列車通過時之情形，以及銜接界面處理等。在其他配件上有氣

動式集電弓的設計及生產，亦是降低噪音的新式設計。

目錄


壹、考察目的........................................................................................................2

貳、考察行程........................................................................................................3

參、考察過程........................................................................................................4

肆、考察心得及建議...........................................................................................48

伍、結語 .............................................................................................................53


壹、考察目的

交通部鐵路改建工程局負責都會區鐵路立體化工程及協助

台灣鐵路管理局捷運化計畫，執行須投注相當心力，因此累積

許多工程經驗，工程執行中基於安全、績效、溝通等三大目標

考量，常參考先進國家施工經驗，以期如期、如質、如度的完

成各項工程。

國內公路運輸建設已近完整，為能有效解決交通問題，政

府刻正積極規劃建設鐵路系統路網，但鐵路系統因振動噪音所

引起的環境污染，漸為沿線居民所詬病，目前世界各先進國家

一直致力於研發解決方案，在軌道方面有長軌化、重軌化、彈

性化等方式用以減振來降低噪音。

本局辦理之鐵路立體化成果，已普遍受到民眾的肯定及重

視，在未來幾年陸續執行的鐵路立體化工程亦將採立化方式辦

理，其中振動噪音的防治，將是設計及施工管制重點。國內目

前在振動噪音防治相關技術未臻完善，因此本局特於九十三年

出國計畫「高架鐵路結構、噪音、振重及外型景觀之考察」項

下，派由蘇直評副總工程司與「響導標誌及資訊系統整合考察」

項下，派由沈聰益科長及「車站建築景觀及與當地人文如何融

合之造型設計手法觀摩」項下，派由李義彪技術員，一起與軌

道工程學會一同組團赴英國進行考察，以期建立振動噪音防治

的技能及參考鐵路先進國家之各項設計及作法，並期能於規劃

計時一併參考先進國家在車站外型及景觀上之融合技巧納入設

計考量。


貳、考察行程

日期

(星期) 地點行程備註

93.11.13

星期六台北－倫敦去程

93.11.14

星期日倫敦

倫敦地鐵及區

域鐵路考察

93.11.15

星期一倫敦

Euston Station

工地參觀

93.11.16

星期二

倫敦

諾丁翰

導電軌電車線

設備考察

93.11.17

星期三

諾丁翰

道岔材料設備

考察

93.11.18

星期四倫敦

彈性扣件材料

考察

93.11.19

星期五倫敦

倫敦區域鐵路

考察

93.11.20

星期六倫敦

倫敦地鐵車站

考察

93.11.21

星期日倫敦回程


參、考察過程

一、十一月十四日考察活動

考察溫莎堡車站，本車站配合觀光需求，車站區部份舊

有空間開發成為商業空間。溫莎堡車站配合溫莎堡的開放，

吸引許多旅客的進出，是倫敦市區前往溫莎古堡的主要交通

路線，本車站配合觀光人潮的增加，將許多原有車站閒置空

間，轉變成商店街及休閒空間，增加許多旅運以外的營運收

入。


車站端末月台兼人行通道

月台區與人行通道之區隔


車站商店街情形

車站內設置休閒咖啡


車站外觀


二、十一月十五日考察活動

拜訪 Balfour Beatty (Rail)公司聽取簡報及參訪 Euston車

站。並由該公司 Peter Kehoe (事業發展部總經理)進入簡介。

Balfour Beatty (Rail)是 Balfour Beatty Plc 公司集團成員之

一，主要業務為軌道技術開發、軌道工程施工與維修服務，

以及電力系統開發等，其各項服務內容如下表，依據 2003年

集團營業額統計資料顯示，軌道工程部份達 15.7億美元，佔

總營業額之 23.8%。

該軌道工程專業團隊主要工作包括有軌道工程(Track)、

號誌與電訊工程(Signalling & Telecomms)、(OLE)、供電系統

(Power supplies)以及土木配合工程(Associated civil works)等

之單項或多重嚴峻工程之設計與施工能力，而其核心能力則

Balfour Beatty plc

Balfour Beatty Rail Balfour Beatty Rail Inc Balfour Beatty Rail Power Systems

BBRPS Austria

BBRPS Brazil

BBRPS Germany

BBRPS Italy

BBRPS Malaysia

BBRPS Portugal

BBRPS Spain

BBRPS Sweden

Rail Maintenance Inc

Rail Systems Inc

Marta Track Inc

BBR Projects

BBR Infrastructure Services

BBR Track Systems

BBR Plant

BBR Technologies

Metroplex Corporation


為多重嚴峻性工程之計畫管理方面。

Euston 車站改善工程參觀

Euston 車站為英國西海岸幹線南倫敦之始發站有 18 股

月台，亦為歐洲最繁忙車站之一，由於已達設計年限，為整

合各不同之鐵路營運系統，增加車站容量與使用彈性，計畫

改善之主要目的即為消除其運轉瓶頸及改善可靠度，而其主

要執行之困難點，在於須顧及營運與對於旅客之影響降至最

低，本項工程之執行方式與本局執行鐵路改建工程過程相

似，此計畫於 1998∼2000年間執行，耗資 1億英鎊，主要工

作包括軌道工程、第三軌、架空線及地面號誌等之設計、材

料供應與安裝等。由於此改善工程執行須維持正常運轉作

業，施工為七階段施工，顯示其施工之困難度。英國鐵路系

統複雜在本車站中即融合有長途鐵路、區域鐵路及地下鐵系

統，各系統因電型式不同亦包含有第三軌及架空線及第三軌

轉換成架空線之型式。


Peter Kehoe簡報

Euston 車站

Eusto 車站


三、一月十六日考察活動

考察倫敦維多利亞車站及拜訪陶頓市(Taunton) Brecknell

Willis 公司和工廠參觀。

BW公司由 Tony White (總經理)

Richard Whitefield (工程部經理)

David J. Bailey (計畫協調人)

David Hartland (總工程師)等負責說明及接待。

Brecknell Willis 是以生產供電與導引系統為主的公司，

集電系統、導電軌系統、輕軌架空線系統、架空線設備以及

工業集電及電纜處理設備等，簡報中較深刻的是該公司的研

製能力，該公司之人力僅 145位員工，構成強而有力的生產

研發團隊，可支援世界性鐵路電器設計之創新活動，其中又

有一 25位工程師組成的核心工程團隊，能依客戶需求由初型

設計到原型開發，及至測試與驗證等一貫作業之服務，可見

知識經濟之成效。

參觀活動包括設計辦公室、集電弓與集電靴之製造與組

裝，及試驗室之材料疲勞與耐衝擊測試等，此外，於室外有

小型簡易之軌道電路與相關導/供電試驗場，相關活動照片如

下：


Tony White簡報

集電靴


導電軌設計及製造

導電軌設計及製造


絕緣試驗

集電靴與導軌


導電軌生產線(一)

氣動式集電弓


集電弓設計及製造(氣動式)

集電弓設計及製造(氣動式)


導電軌生產線(二)

導電軌試驗場


四、一月十六日晚諾丁翰 (Nottingham) NET輕軌系統參觀

本觀摩為旅程中意外的收穫，然因日間的參訪活動已排

定，故以夜間自行購票搭乘，沿途流覽該輕軌系統路線、車站

及營運情形，茲謹就所得者紀要於后：

輕軌系統概要：諾丁翰輕軌系統簡稱『NET』，為於本(2004)

年 5月 9日開始營業，路線由 Nottingham Station至 Hucknell，

及支線至 Phoenix Park 全長約 14公里，其中 4公里通過繁忙的

都市中心區，共配置 25處車站及一處基地，以 15輛低底盤輕

軌電車，提供市中心區尖峰時段，每 6班/分鐘之服務。

其興建由 Arrow 企業聯盟設計、出資、施工及營運，而初期資

本約 2億英鎊由政府提供，Arrow 企業聯盟之組成包括有土木工

程為 Carillion公司，車輛為 Bombardier公司， Transdev負責公

車計畫，以及當地主要公車業者 Nottingham City Transport等四

主要公司，此建設開始於 2000年六月。相關活動照片如附。


輕軌電車(一) 輕軌電車(二)

輕軌電車(三) 輕軌電車內裝

沿線景一沿線景二

兩車聯結裝置基地

車站


六、一月十七日行程

拜訪諾丁翰 (Nottingham) Balfour Beatty Rail 公司及工廠

參觀。由該公司

Keith H. Churm (總經理)

A R Foan (總工程司)

David H.Bill (國際事業發展部主任)

Philip L.Bean (事業發展部經理)

Barnaby P.Temple(工程發展部經理)等進行說明及接待

該公司之主要軌道工程業務，以軌道設計、供應與安裝為

主，主要參觀項目包括有岔尖之製造與生產、道岔組裝以及新

型軌道試驗區等。相關活動照片如附。


材料切割自動控制系統(一)

材料切割自動控制系統(二)


岔心製造(一)

岔心製造(二)


岔尖焊接設備

岔尖組成


焊接後岔尖粗胚

道岔組裝(一)


護軌

特殊道岔組裝


道岔設計及製造



護軌

新型枕型軌道


枕型軌道細部構件

枕型軌道試驗


七、一月十八日行程

Pandrol公司訪問，聽取軌道快速扣件及支撐構材簡報，工

廠與試驗室作業觀摩及工廠參觀。由該公司

Donald Webster (總經理)

Mike James(生產部經理)

Peter W.Brindley (試驗室經理)

Dr. Anbin Wang王安斌 (研究組負責人)等負責說明

及接待

Pandrol公司主要以軌道彈性扣件生產、製造與研發為主，

其以 Pandrol為名之各式扣件，可裝置於混凝土軌枕、木枕、鋼

枕及版式軌枕，亦可適用於各種鐵路運輸型態上，如糖鐵、捷

運、高速鐵路(330㎞/hr)及重礦業鐵路(1.5億噸/年)，且廣泛的

被世界各國採用，台鐵、台北捷運及台灣高鐵均有採用該公司

之扣件產品。

現 Pandrol扣件產品，為經 30年以上不斷研究開發者，其

研發之動力源自於『Pandrol並非產品製造商，而為解決軌道工

程問題之提供者』，在此理念的導引下，經由多達 220用戶之互

動關係與回饋，及多方向之研究與測試，致使該公司技術領先

服務的成效贏得贊譽，同時亦使公司得以成長。在未來的發展

方面，其研發團隊所關注者，非僅限於產品範圍，而以使產品

能適應環境功能須要為其長程目標，諸如軌道噪音與振動問題

等


該工廠以生產扣夾為主，有五條生產線，其中兩條為

Fastclip扣夾生產線，吾等即參觀其中之一，扣夾線材之直徑由

11 ㎜∼22 ㎜，三條塗漆生產線以及四條組裝線，全廠員工約

155位，由於該公司將其生產與相關品管、研製與測試等過程，

視為重要業務機密，不宜對外公開，因此在參觀時被要求不要

攝取與相關之製程與測試細節影像，而以統一提供簡報稿取代

之，本項觀摩活動主要有扣夾生產製程、品質檢驗、扣件系統

與軌道之力學試驗，以及扣件施工機具操作等，相關參觀活動

照片如后。


簡報與研討

扣夾成品三向度量測儀


扣夾生產解說

軌道扣件樣品室參觀


軌道扣件使用性解說

Vanguard扣件


槽型鋼軌扣件

Vanguard扣件


e-Clip 扣件

Fastclip 扣件


試驗室簡介

彈性扣夾應力量測


埋置組件

試驗設備解說


垂直勁度量測

縱向潛變量測


Vanguard扣件組立示範

Vanguard扣件組立工具


上楊拉拔試驗(底部加載)

斜向往復荷重試驗


e-Clip 扣件安裝手工具

e-Clip 扣件安裝輕型工具


e-Clip 扣件安裝機具

e-Clip 扣件安裝設備


八、一月二十日

本日由全體團員，自行搭地鐵前往參觀各地鐵車站。

King’s Cross 車站為高架車站為避免噪音與振動等影響周

遭環境，因而於車站月台區之軌道採用 Vanguard扣件裝置，而

由觀察結果顯示，降低噪音與振動的功效，然當在列車行駛時

有顯著之垂直變位現象，相關參觀活動照片如后。


King’s Cross車站月台

觀察軌道垂直變位


Vanguard扣件使用狀況

Vanguard扣件近照


IRJ處理

路堤銜接處理


肆、考察心得及建議

聲音是物體振動所造成，物體的振動藉著周圍的介質，將

能量送出而形成聲波，聲音如果是一雜亂無章的音波所組成，

即為噪音。

鐵路工程中由於振動及磨擦所形成的噪音源相當多，大致

可分為集電系統噪音、車輛及軌道、土建結構噪音等，本次考

察主要為防振型軌道彈性扣件系統及部份減振防噪音鐵路相關

設施，本次噪音振動考察除了搭乘倫敦地鐵及區域鐵路列車，

並至車站月台及路旁體會振動情形及噪音外亦實際參訪英國鐵

路建設公司及設備生產公司與相關工程師討論及講授其施工經

驗。

本次之考察過程，行程緊湊安排的參訪活動，除軌道工程

設施製造廠商外，尚包括核心機電設備製造廠商，且均展現接

待誠意，雖有若干關鍵性涉及業務敏感而未具體回應，然對於

一般性要求亦盡可能的提供，考察中體會較深刻的為 Vanguard

扣件，以下謹就此體認心得概述於後。

Vanguard扣件為 Pandrol公司工程師們，為解決非道碴軌道

振動與噪音問題，而研製之軌道扣件構造，且此產品自 2000年

起已使用於 Waterloo East London、Hong Kong MTR & Airport

Line ，以及 Boston MBTA，USA等捷運工程，惟尚無高速鐵

路之案例，據了解已進行相關之研究。而其研發構想，為軌道

構造對振動之影響，取決於動力荷重如何經由軌道構造向下傳

遞，主要考量有以下三關聯因素。


◆當軌道構造勁度低時，其承載基盤受到之應力，較勁度高

軌道構造為小。

◆當軌道荷重作用於非常低彈性之基版時，由軌道振動引致

之共振頻率大幅降低。

◆高阻尼材料有降低尖蜂荷重導致之共振效果，其因在於能

量經阻尼材料吸取，轉化為熱能散發。

因此，若阻尼材料具有減低無道碴軌道振動與噪音的效果

時，則需付予軌道具有高阻尼之墊片或彈簧，最佳扣件構造為

降低軌道構造勁度之模式構圖如下。而導引出 Vanguard扣件之

設計方案為盡可能降低垂直勁度方向著手。

因而研製現有之 Pandrol Vanguard扣件，係以橡膠楔塊支撐

於鋼軌腹部，使鋼軌底呈懸空狀

態，此扣件裝置允許垂直變位，

且於側向亦可維持彈性，同時因

束制位置近軌頭，較傳統扣件更

接近於鋼軌爬行線，有助於控制

鋼軌爬行。


其主要優點在於，非常低之垂直向勁度(7.5kN/mm)、設計

之垂直變位約 3mm，減振功效與浮式軌枕相近，惟其維修更換

及成本均較浮式軌枕為低。

使用於倫敦地鐵─維多利亞線案例評估方面，維多利亞線

為倫敦地鐵最繁忙的路線之一，由於設施老舊，振動問題亦干

擾地上民眾活動與生活起居，為此乃於 2000年進行軌道改善試

驗工程，即為將原有木枕及傳統扣件，改變為混凝土枕及

Pandrol Vanguard扣件，此亦為該扣件第一次使用，具有試驗之

意味。其設置區位與狀況如下圖。

此試驗段設於南下線隧道，

在 Mill Street下約 20公

尺，與北上線隧道中心

距離約 25公尺，軌面高

差約 3 公尺，主要振動

量測位置分別為 Mill

Street 地表、 Conduit

Street 附近地下室及隧

道內，其位置分佈如附

圖。

Oxford Circus

Victo

ria Li

ne

PANDROL VANGUARD ON LONDON UNDERGROUND


~25 m

~20 m

~25 m

~3 m

~5 m

~20 m

~29 m~34 m

Southbound tunnel

Northbound tunnel

Measurement positions Mill StreetAt surface

Conduit StreetIn basement


經由量測結果之資料顯示，在未改善處理前，於列車通過

時，南/北隧道之振動影響約略相當，而當改善後南下線隧道之

振動較北上線隧道約降低達6.9dB，量測結果如附圖，其中以「。」

註記者為背景與雜訊。

Surface (Mill St.)

Vel

oci

ty d

B (r

ef. 5

e-8

m/s

)

60

55

45

35

50

40

Northbound track -untreated


AfterBefore

Southbound track –fitted with Vanguard

Both tracks

Noise samplesNoise average

-6,9

其次由振動量測紀錄顯示，除垂直振動略有增加外，其他

位置之振動量測值，如隧道仰拱垂直向、側壁之垂直與水平向，

以及 Mill Street地表、Conduit Street附近地下室等位置，均呈

降低現象，且地表及地下室兩處之量測值，趨近於背景值。較

之於以 VIPA 扣件固定軌道，其側向位移有縮小趨勢。振動量

測結果如附圖所示。


由以上之實地驗證與後繼傳統鐵路及捷運系統等使用案例

顯示，此類扣件系統已具改善低速軌道運輸系統噪音與振動問

題之功效，於參訪時台北與高雄捷運之與會者均表達高度興

趣，為此，於返回倫敦後特自行前往已使用此型扣件之 King’s

Cross車站參觀，然由於列車運行時之垂直變位量約略≧3mm，

對應用高速運轉之軌道構造時，因支撐勁度低易導致運行之列

車振動加大，車箱擺動增加，且軌距變位亦有增大之慮，故不

適用於高速鐵路之軌道系統。


伍、結語

由於軌道工程學會的安排使得本次考察得以分別拜訪

Brecknell Willis(BW)、Balfour Beatty Rail Track Systems 及

Pandro 等三家國際知名的軌件製造公司，除瞭解到相關鐵路工

程關鍵性零組件之近年發展與其研發過程外，特別的是，這些

公司規模都不大，員工僅百餘位，產品多樣化，卻能擁有三、

四十年歷史及得以持續成展，而成為國際知名的公司。

藉由本次的考察也深刻瞭解到鐵路先進國家對軌道運輸及

環境保護的用心，許多材料及工法的發展為的就是減少對環境

的破壞及干擾，這些都是值得國內鐵路發展借鏡。

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